浸渍技术 液态浸渍成型法
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浸渍技术液态浸渍成型法这种方法适用于长纤维尤其是玻璃或玻璃陶瓷基复合材料,因为它的热压温度低于这些晶体基体材料的熔点。
陶瓷熔体的温度要比聚合物和金属的温度要高得多,这使得浸渍预制件相当困难。
陶瓷基体和增强材料之间在高温下发生反应,陶瓷集体与增强材料的热膨胀失配,室温与加工温度相当大的温度区间以及陶瓷的应变失效都会增加陶瓷复合材料产生裂纹。
因此,用液态浸渍法制备陶瓷基复合材料,化学反应性、熔体粘度、熔体对增强材料的浸润性是首先要考虑的问题,这些问题直接影响陶瓷基复合材料的性能。
由于任何形式的增强材料制成的预制体都具有网络空隙,而毛细作用陶瓷熔体可渗入这些孔隙,因此,通过施加压力或者抽空有利于浸渍过程。
液态浸渍法也成功地应用于制备C/C复合材料、氧化铝纤维增强金属间化合物复合材料。
用液态浸渍法可以获得纤维定向排列、低空隙率、高强度的陶瓷基复合材料,而且过的的基体比较密实。
但是,由于陶瓷的熔点较高,熔体与增强材料之间会产生化学反应,基体与增强材料的热膨胀系数相差大会由于收缩率的不同而产生裂纹。
化学气相浸渍(CVI)成型法CVI法源于20世纪60年代,经过40多年,CVI法在制备连续纤维增强陶瓷基复合材料方面已取得很大的进展,并已发展成为商业化的方法。
CVI法是将反应物气体浸渍到多孔预制件的内部,发生化学反应进行沉积,从而形成陶瓷基复合材料。
总之,CVI过程是由传质过程和化学反应过程组成。
传质过程主要包括:反应物通过主流到达固体的表面,然后到达孔洞的壁面,产生的副产物由壁面进入主气流。
在此期间的化学反应非常复杂,其中可能涉及在气相进行的均相发应和在固体壁面上进行的非均相反应,会产生很多中间产物,最后才能得到所期望的沉积物。
伴随着沉积条件的改变,CVI各个过程的相对速度也会发生相应的改变,因为决定作用的过程不同,CVI过程产物的结构和沉积速度也不同因此可以就定CVI复合材料的结构的差异。
CVI过程主要是将复合材料致密化。
浸渍法制备浸渍法,也被称为浸渍工艺,是一种常用的制备材料的方法之一。
浸渍法是指将固体物质或纤维材料浸泡在液体溶液中,通过液体的渗透作用使溶质渗入材料内部,从而改善或增强材料的性质。
本文将重点介绍浸渍法的制备原理、工艺流程以及其在不同材料的应用。
首先,我们来了解一下浸渍法的原理。
浸渍法的原理基于溶质与溶剂之间的相互作用力,包括吸附力、表面张力和毛细管力等。
当溶质与溶剂之间的相互作用力强于溶质与溶液中其他成分之间的相互作用力时,溶质将被吸附到溶剂中。
根据溶质的特性和所要达到的目的,可以选择不同的溶剂和浸渍条件。
下面我们介绍一下浸渍法的工艺流程。
通常,浸渍法的工艺流程包括以下几个步骤:1.选择溶液和材料:根据所要制备的材料要求和性质,选择适当的溶液和材料。
溶液可以是溶解液、浸湿液或胶体溶液等,材料可以是纤维、颗粒、薄膜等。
2.准备溶液:按照一定的配方和浓度准备溶液。
根据所要达到的目的,可以选择添加助剂、稀释剂或表面活性剂等,以增强浸渍效果或改善性能。
3.浸渍材料:将材料浸入溶液中,使其充分接触,并保持一定时间。
浸渍时间可以根据材料和浸液性质的不同进行调整。
4.溶液固化:在浸渍完成后,必要时可以进行固化处理,以使溶质在材料中固定和稳定。
固化方法可以是热固化、光固化或化学固化等。
5.干燥处理:将浸渍好的材料进行干燥处理,去除多余的溶液和水分。
干燥方法可以是自然干燥、烘干或真空干燥等。
最后,我们来看一下浸渍法在不同材料中的应用。
浸渍法在许多领域有广泛的应用,如纺织、功能涂层、防腐防护、材料增强等。
下面会针对几个具体的应用领域进行介绍:1.纺织品:浸渍法可以用来给纤维材料进行染色、防水、防火、抗菌等处理,以改善纺织品的性能和功能。
2.功能涂层:通过浸渍法可以将具有特殊功能的液体固化在材料表面,形成一层薄膜。
这样可以为材料赋予特殊的性质,如耐磨性、耐腐蚀性、阻燃性等。
3.防腐防护:浸渍法可以用于金属、木材等材料的防腐防护处理。
浸渍法制造固体催化剂的方法之一,即将一种或几种活性组分通过浸渍载体负载在载体上的方法。
[1]通常是用载体与金属盐类的水溶液接触,使金属盐类溶液吸附或贮存在载体毛细管中,除去过剩的溶液,再经干燥、煅烧和活化制得催化剂。
浸渍方式有过量溶液浸泡与等体积吸附等。
有时加入竞争吸附剂使活性组分均匀吸附在整个载体上。
铂重整催化剂是用氯铂酸水溶液浸渍η-Al2O3制得。
浸渍法比较经济,且催化剂形状、表面积、孔隙率等主要取决于载体,容易选取。
浸渍法的原理:一般原理是通过毛细管压力使液体(活性组分)渗透到载体空隙内部;但如果有使用真空的话,那么内外压力差也是活性组分进入的一个因素。
真空的好处可以清除孔里面的杂质和水分,因而相对能使更多的活性相进入,增加负载量。
过量浸渍法:也就是浸渍溶液(浓度x%)的体积大于载体。
该实验过程是活性组分在载体上的负载达到吸附平衡后,再滤掉(而不是蒸发掉)多余的溶液,此时活性组分的负载量需要重新测定。
该方法的优点是活性组分分散比较均匀,并且吸附量能达到最大值(相对于浓度为x%时),当然这也是它到缺点:不能控制活性组分的负载量。
且很多时候并不是负载量越大活性越好,且负载量过多离子也容易聚集。
还有一种所谓的过量浸渍法:也是溶液过量,但此时是边搅拌边蒸发,等溶液变成粘稠状后,再放到烘箱烘干。
这实际上并不是真正意义上的浸渍法,而只能算是一种modified的浸渍法。
在升温蒸发过程中活性相在孔中的负载量会随温度的变化而变化,而水分蒸干后,活性相的分布也很不均匀。
且还要考虑升温后活性相或者载体是否有水解过程,它会对之后煅烧过程中的催化剂有很大的影响。
根据我在试验中的结果,此方法效果并不是很好。
等体积浸渍:顾名思义就是载体的体积(一般情况下是指孔体积)和浸渍液的体积一致,浸渍液刚好能完全进入到孔里面。
该方法的特点与过量浸渍法相反:活性组分的分散度很差,有的地方颗粒小,有的地方颗粒则很大(毕竟,在实际实验中,载体倒入时有一个前后顺序,先与溶液接触的载体会吸附更多的活性相);但是它能比较方便地控制活性组分地负载量,并且负载量能很容易算出。
液相浸渍法液相浸渍法是一种常用的材料处理方法,广泛应用于纳米材料的制备、表面改性、催化剂的制备等领域。
液相浸渍法主要是通过将材料浸泡在溶液中,利用溶液中的物质扩散到材料内部,实现材料的结构或性能的调控。
液相浸渍法的基本原理是根据溶液中物质的扩散规律,通过溶液的浸渍作用将所需物质引入材料内部。
在液相浸渍法中,溶液中的溶质分子通过浸渍作用进入材料的孔隙结构中,然后在材料内部进行扩散,最终实现材料的结构或性能的调控。
液相浸渍法的关键是选择适合的溶液和控制浸渍过程,以实现所需的材料结构或性能的调控。
液相浸渍法的应用十分广泛。
在纳米材料制备中,液相浸渍法可以用于合成纳米颗粒、纳米薄膜等材料。
例如,可以通过将金属前驱体溶液浸渍到多孔材料中,然后通过热处理使金属前驱体转化为金属纳米颗粒,从而实现纳米颗粒的制备。
在表面改性中,液相浸渍法可以用于将功能性物质引入材料的表面,从而改变材料的表面性质。
例如,可以通过将含有功能性基团的溶液浸渍到材料表面,实现材料表面的化学修饰或功能化。
在催化剂制备中,液相浸渍法可以用于将活性组分引入载体材料中,从而制备具有特定催化性能的催化剂。
例如,可以通过将金属盐溶液浸渍到载体材料中,然后经过还原处理,使金属盐转化为金属纳米颗粒,从而制备金属催化剂。
液相浸渍法的优点主要有以下几个方面。
首先,液相浸渍法操作简单,成本较低。
只需要将材料浸泡在溶液中,然后经过适当的处理即可实现所需的结构或性能调控。
其次,液相浸渍法适用于各种材料及结构。
无论是多孔材料还是非多孔材料,无论是纳米材料还是微米材料,液相浸渍法都可以实现结构或性能的调控。
此外,液相浸渍法还具有较好的可控性。
通过调节溶液的浓度、浸渍时间、浸润角等参数,可以精确控制材料的结构或性能。
然而,液相浸渍法也存在一些局限性。
首先,液相浸渍法对材料的孔隙结构要求较高。
如果材料孔隙结构不连续或孔径太小,溶液中的物质很难扩散到材料内部。
其次,液相浸渍法在处理大尺寸材料时存在困难。
浸渍法和浸轧法一、浸渍法浸渍法是一种用于浸渍织物、纸张、木材等材料的表面以改变其性能的工艺方法。
根据不同的工艺条件和目的,浸渍法可以分为常压浸渍法、高压浸渍法、真空浸渍法等几种。
1.常压浸渍法常压浸渍法是在常压条件下进行浸渍的一种方法。
它适用于各种织物、纸张和木材等材料的浸渍。
常压浸渍法的优点是设备简单、操作方便,但浸渍时间长,织物易起皱,易出现气泡。
2.高压浸渍法高压浸渍法是在高压条件下进行浸渍的一种方法。
它适用于织物、纸张和木材等材料的浸渍。
高压浸渍法的优点是浸渍时间短、效果好,但设备复杂、成本高。
3.真空浸渍法真空浸渍法是在真空条件下进行浸渍的一种方法。
它适用于织物、纸张和木材等材料的浸渍。
真空浸渍法的优点是浸渍效果好、不易起皱,但设备复杂、成本高。
二、浸轧法浸轧法是一种用于将织物、纸张等材料进行化学处理或上胶的工艺方法。
根据不同的工艺条件和目的,浸轧法可以分为直接浸轧法、酸后浸轧法、碱后浸轧法等几种。
1.直接浸轧法直接浸轧法是将织物或纸张等材料直接放入化学溶液中进行处理或上胶的一种方法。
该方法的优点是设备简单、操作方便,但易出现不均匀现象。
2.酸后浸轧法酸后浸轧法是将织物或纸张等材料先进行酸处理,然后再进行浸轧上胶的一种方法。
该方法的优点是上胶均匀、效果好,但酸处理易损伤织物或纸张。
3.碱后浸轧法碱后浸轧法是将织物或纸张等材料先进行碱处理,然后再进行浸轧上胶的一种方法。
该方法的优点是上胶均匀、效果好,同时碱处理还可以去除织物或纸张中的杂质和异味。
但碱处理也易损伤织物或纸张,因此应控制好碱液浓度和处理时间。
浸渍法制备浸渍法是一种常见的制备方法,广泛应用于材料科学和化学工程等领域。
它通过将固体材料浸泡在液体溶液中,使溶液中的活性物质渗透进固体材料中,从而改变其性质和结构。
本文将介绍浸渍法的原理、应用和操作步骤。
一、原理浸渍法的原理基于溶液的扩散作用。
当固体材料浸泡在溶液中时,溶液中的溶质会通过扩散的方式进入固体材料的孔隙或表面。
这种扩散过程受到浸渍时间、温度、浓度、溶液性质和固体材料孔隙结构等因素的影响。
通过控制这些参数,可以实现对固体材料的特定改性或功能化。
二、应用1. 吸附材料制备:浸渍法可以用于制备各种吸附材料,如活性炭、分子筛和离子交换树脂等。
通过浸渍不同的活性物质,可以调控吸附材料的吸附性能,实现对废水处理、气体吸附和催化反应等方面的应用。
2. 薄膜涂层制备:浸渍法也被广泛应用于薄膜涂层制备领域。
将基材浸泡在涂料溶液中,使涂料溶液渗透到基材表面,然后通过干燥或固化等步骤形成均匀的薄膜涂层。
这种方法可以制备具有特殊功能的薄膜,如防腐蚀涂层、防水涂层和光学薄膜等。
3. 药物制备:浸渍法也常用于制备药物。
例如,将药物颗粒浸渍到载体材料中,使药物均匀分散在载体中,以提高药物的稳定性和生物利用度。
这种方法被广泛应用于药物制剂的研究和开发中。
三、操作步骤1. 准备溶液:根据需要制备的材料或涂层的要求,选择适当的溶液,并根据实验室或工业生产的规模进行溶液的配制。
2. 样品准备:将待浸渍的固体材料进行表面清洗和烘干,以去除表面的杂质和水分,使样品表面干净且无粉尘。
3. 浸渍过程:将样品放入溶液中,确保样品完全浸没在溶液中,并保持一定的浸渍时间。
浸渍时间的长短取决于固体材料的性质和所需的改性程度。
4. 干燥和固化:将浸渍后的样品取出,经过适当的干燥和固化处理。
干燥的目的是去除样品中的溶剂,使其形成均匀的结构。
固化的目的是使浸渍的活性物质与样品表面结合紧密,提高材料的稳定性和耐久性。
5. 表征和评价:对制备的材料进行表征和评价,包括物理性质测试、结构分析和性能测试等,以验证浸渍制备的效果和应用性能。
工程材料液态成型原理工程材料液态成型(Liquid State Forming)是一种现代加工技术,用于制造有机、无机、金属材料。
它是由液态材料在热条件下凝固成形的一种方法。
液态成型是一种高质量、高效率的加工方法,能够制造高精度、高质量的结构部件,具有广泛的应用前景。
液态成型已经成为了现代工程加工技术的一个重要分支,包括压力铸造、真空浸渍成型、低压浸渍成型、熔蜡精密浇铸、热等静压、往复挤压、高压铸造等。
液态成型原理1. 压力铸造压力铸造是液态成型的最常见形式。
其原理是将液态铝等金属注入铸造模具,以高压或低温凝固,最终形成所需形状的零件。
压力铸造可分为铸模压铸和压机压铸两种。
在铸模压铸中,液态金属被注入封闭铝模中,并在高压下流动。
当铸造模具冷却后释放压力,铝合金零件便可被移除。
而在压机压铸中,液态金属通过压力机压缩,以形成所需形状。
2. 真空浸渍成型真空浸渍成型原理是在真空状态下,将预先制作好的聚合物或金属部件浸泡在低粘度液体中,让它充分渗透被浸部件中的空气,并在部件中形成空气孔。
然后将液态金属注入到部件内,使缺陷被填充,完成零件整形。
3. 低压浸渍成型低压浸渍成型原理是通过设定合适的压力和温度,将合成树脂或组合材料浸渍在含有固体颗粒的介质中,以形成所需零件。
浸渍后,材料被取出并放置在固定模具中,在热的条件下进行脱模。
4. 熔蜡精密浇铸熔蜡精密浇铸是通过将精密铸造模具准备好,根据所需形状制作铸造芯,然后将蜡熔化注入模具中。
经冷却后,蜡壳就形成了模具。
蜡壳填入砂中,在浇注时烘烤蜡浇口使之熔化并渗入砂的内部,从而形成所需的金属零件。
这种方法的优点是制造精度高、表面光洁度好,但成本较高。
5. 热等静压热等静压是在塑料条件下使用高压和高温,将金属坯体制成成型零件。
在加工过程中,利用高温条件使金属母材软化,再通过高压使其形成零件的形状。
这种方法的优点是可以制造出形状复杂的零件,并且可以增强零件内部的晶体结构和强度。
浸渍技术液态浸渍成型法这种方法适用于长纤维尤其是玻璃或玻璃陶瓷基复合材料,因为它的热压温度低于这些晶体基体材料的熔点。
陶瓷熔体的温度要比聚合物和金属的温度要高得多,这使得浸渍预制件相当困难。
陶瓷基体和增强材料之间在高温下发生反应,陶瓷集体与增强材料的热膨胀失配,室温与加工温度相当大的温度区间以及陶瓷的应变失效都会增加陶瓷复合材料产生裂纹。
因此,用液态浸渍法制备陶瓷基复合材料,化学反应性、熔体粘度、熔体对增强材料的浸润性是首先要考虑的问题,这些问题直接影响陶瓷基复合材料的性能。
由于任何形式的增强材料制成的预制体都具有网络空隙,而毛细作用陶瓷熔体可渗入这些孔隙,因此,通过施加压力或者抽空有利于浸渍过程。
液态浸渍法也成功地应用于制备C/C复合材料、氧化铝纤维增强金属间化合物复合材料。
用液态浸渍法可以获得纤维定向排列、低空隙率、高强度的陶瓷基复合材料,而且过的的基体比较密实。
但是,由于陶瓷的熔点较高,熔体与增强材料之间会产生化学反应,基体与增强材料的热膨胀系数相差大会由于收缩率的不同而产生裂纹。
化学气相浸渍(CVI)成型法CVI法源于20世纪60年代,经过40多年,CVI法在制备连续纤维增强陶瓷基复合材料方面已取得很大的进展,并已发展成为商业化的方法。
CVI法是将反应物气体浸渍到多孔预制件的内部,发生化学反应进行沉积,从而形成陶瓷基复合材料。
总之,CVI过程是由传质过程和化学反应过程组成。
传质过程主要包括:反应物通过主流到达固体的表面,然后到达孔洞的壁面,产生的副产物由壁面进入主气流。
在此期间的化学反应非常复杂,其中可能涉及在气相进行的均相发应和在固体壁面上进行的非均相反应,会产生很多中间产物,最后才能得到所期望的沉积物。
伴随着沉积条件的改变,CVI各个过程的相对速度也会发生相应的改变,因为决定作用的过程不同,CVI过程产物的结构和沉积速度也不同因此可以就定CVI复合材料的结构的差异。
CVI过程主要是将复合材料致密化。
在一般沉积条件下,预制体的外部特征尺寸大于反应物气体的平均自由程,而内部空洞的特征尺寸等于或小于反应物气体的平均自由程,这样就决定了多孔预制体外部和内部所依赖的物质传输机制不同。
外部为Fick扩散传质,而内部为分子流扩散传质,因而传质速度与化学反应速度在预制体的不同位置而有所不同。
原因可能石外部处于化学反应的动力学控制范围,而内部处于传质控制范围,这样会使预制体内外的沉积不同,外部沉积多而内部沉积少,而且还会造成内部孔洞的传质通道堵塞,出现“瓶颈效应”,使复合材料存在严重密度梯度。
为了得到结构均匀的CVI复合材料,以及缩短复合材料的制备周期,在原始等温CVI技术的基础上有发展了几类CVI技术。
1)等温CVI等温CVI又称为“静态法”。
它是将预制体置于等温的空间,反应物气体通过扩散渗入到多孔预制件内,发生化学反应并沉积,而副产物气体在通过扩散向外溢出。
在等温CVI 过程中,传质过程主要通过气体的扩散进行,因此,沉积过程要消耗很多时间,而且只能用于薄壁部件。
为了提高浸渍深度,一般通过降低气体的压力和沉积温度这俩种方法来进行。
沉积一段时间后,还需将部件进行表面加工处理,有利于提高复合材料的致度,因为当预制体内孔隙尺寸小于1um时,很容易造成入口处沉积速度,从而导致孔隙封闭,通过表面加工可使孔洞敞开。
等温CVI的优点:预制体的各个部分基本保持相同的温度,而且温度和压力相对较低;对预制体形状要求,一次可以同时沉积多个部件;由于这种方法的工艺和设备简单,目前被广泛采用。
等位CVI的缺点:工艺周期太长;如果要提高沉积速率,就必须提高沉积温度,就必须沉积温度,但这又会造成孔洞外口封闭,在材料中形成大的密度梯度和较高的气孔率;只适用于薄壁部件。
2)温度梯度CVI温度梯度CVI是使预制体处于不均匀大的温度场中,一般使其外部温度较低,内部温度较高,在工件中形成一个温度梯度。
源于气体从工件外部向内渗透,外部温度低,沉积慢,内部温度高,沉积快,这样就不容易发生传质通道的堵塞。
随着沉积的进行,使复合材料的致密度和热导率增加,从而使填充从高温区逐渐向低温区转移,直至预制体中的孔隙被沉积物所填充。
温度梯度CVI使复合材料的密度梯度减小,结构均匀性变好。
但设备结构复杂,需要专用夹具;对形状复杂的部件不适用;一次只能制备一个部件,效率比较低。
2)压力梯度CVI压力梯度CVI就是使工件俩端保持一定的压力差,源于气体在压力差的作用下从工件的一段到达另一端,气体先驱体在穿过工件的途中发生沉积反应。
该技术可用来生产截面较厚、形状简单而规整的部件。
由于气体在压力差下流动,而工件等温,此技术又称为“等温强制流动CVI”。
它并没有完全避免出现表面橘皮状堵塞孔道通道的现象。
3)温度梯度——强制对流CVI温度梯度——强制对流CVI是将温度梯度和压力温梯度CVI的技术结合,是动态CVI法中最经典的方法。
在纤维多孔体内施加一个温度梯度,同时还施加一个反向的气体压力梯度,迫使反应气体强行通过多孔体,在温度较高处发生沉积。
在此过程中,沉积界面不断有高温区向低温区推移,或在适当的温度梯度沿厚度方向均匀沉积。
在温度梯度——强制对流CVI过程中,由于温度梯度和压力梯度的存在,避免了孔洞过早封闭,有能有效地提高沉积速率。
他适用于制作较厚部件,并能大大缩短致密化时间。
一般的,这种技术特别适用于大尺寸、形状复杂的结构件。
其缺点是:设备更为复杂,而且源气体消耗多,材料有内应力,热稳定性不好。
4)脉冲CVI脉冲CVI源气体的充气方式是间歇的。
先冲入源气体,当气态先驱体发生沉积反应,再对设备进行抽真空,将生成的气体副产物排出,然后冲入源气体,如此循环,所以称为“脉冲CVI”。
由于废气被抽出,充入的气态先驱体很容易向工件渗透并发生沉积反应。
这对于气体难以渗入的预制体无疑会提高渗透率,同时也能减小胚体之间的密度梯度。
它的缺点是:设备更复杂,而且源气体消耗多。
除上面介绍的CVI技术外,还有位保温辅助CVI、等离子辅助CVI等。
CVI技术有很多优点:适应面广,能制备碳化物、氮化物、氧化物、硼化物和硅化物等多种陶瓷材料;制备温度低,传统的粉末烧结法的烧结温度是2000摄氏度以上,而陶瓷基体式通过其他先驱体形成的,因此,可以再800~1200摄氏度的反应温度下形成高熔点的陶瓷基体。
从而有效地避免了纤维在较高温度下性能降低;对纤维的机械损伤小,CVI不需要对预制体施加外力,避免了纤维的机械损伤;如果使预制体具有最终制品要求的形状和尺寸,在CVI过程中它将今本上保持不变,因而制得的复合材料具有与之相同的形状和尺寸,不需要后续加工活经过少许加工即可。
他的缺点是:制备周期比较长、效率低,为了得到较致密的CVI复合材料,需求CVI过程在化学反应过程的控制范围,CVI工艺一般在较低的温度下进行,沉积速度较低,需要很长的沉积时间才能得到较高致密的复合材料,甚至中间需要将外层沉积物磨掉进行反复沉积,因此,CVI工艺一般制备周期较长;致密度低,CVI是通过孔隙渗透沉积基体的,随着基体材料的不断沉积,由于该过程始终存在物质传输和化学气相沉积之间的矛盾,必然造成预制体外部沉积多,内部沉积少,材料内部形成许多闭气孔而使气态物质无法继续进入。
因此,复合材料一般含有5%~20%的残留气孔。
此外,多用的源气体消耗多,制造成本高。
1)液体浸渍法液体浸渍工艺是制造碳/碳的一种主要工艺。
按形成基体的浸渍剂,可分为树脂浸渍、沥青浸渍及沥青树脂浸渍工艺;按浸渍压力,可分为低压、中压和高压浸渍工艺。
通常可用先驱体的有热固性树脂,例如:酚醛树脂和呋喃树脂以及煤焦油沥青和石油沥青。
1,浸渍用基体的先驱体的选择在选择基体的先驱体是,应考虑下列特性:黏度、产碳率、焦炭的微观结构和警惕结构。
这些特性都与碳/碳复合材料制造过程中的时间——温度——压力关系有关。
绝大多数热固性树脂在较低温度下聚合成高度交联的、不溶的非晶固体。
热解时形成玻璃态碳,即使在3000摄氏度时也不能转变成石墨,产碳率为50%~56%,低于煤焦油沥青。
加压碳化并不使碳收率增加,密度也较小。
酚醛树脂的收缩率可达20%,这样大的收缩率将严重影响二向增强的碳/碳复合材料的性能。
收缩对多向复合材料的影响比二向复合材料小。
预家张力及先在400~600摄氏度范围内碳化,然后再石墨化都有助于转变成石墨结构。
沥青是热塑性的,软化点约为400摄氏度,用它作为基体的先驱体可以归纳为以下要点:0.1Mpa下的碳收率约为50%;在大于或等于10Mpa压力下碳化,有些沥青的碳收率可高达90%;焦炭结构为石墨,密度约为2g/cm ,碳化时加压将影响焦炭的微观结构。
2,低压过程预制件的树脂浸渍通常将预制体至于浸渍灌中,在温度为50摄氏度左右的真空下进行浸渍,有时为了保证树脂渗入所有孔隙也施加一定的压力,浸渍压力逐次增加至3~5Pa,以保证织物孔隙被渗透。
浸渍后,将样品放入固化罐中进行加压固化,一抑制树脂从织物中流出。
采用酚醛树脂时固化压力为1Mpa左右,升温速度为5~10,固化温度为140~170摄氏度,保温2h;然后,再将样品放入炭化炉中,在氮气或氩气的保护下,进行谈话的温度范围为650~1100摄氏度,升温速度控制在10~30 ,最终碳化温度为1000摄氏度,保温1h.沥青浸渍工艺常常采用煤沥青或者是有沥青作为浸渍剂,先进行真空浸渍,然后加压浸渍。
将装有织物预制体的容器放入真空罐中抽真空,同时将沥青放入融化罐中抽空并加热到250摄氏度,使沥青融化,黏度变小;然后将融化沥青从熔化罐中注入盛有预制体的容器中,是沥青进一步浸如预制体的内部孔隙中,随后升温至600~700摄氏度进行加压碳化,为了是碳/碳具有良好的微观结构和性能,在沥青碳化是需要严格控制沥青中间相的生长过程,在中间相转变温度,控制中间相小球生长、合并和长大。
在碳化过程中树脂分解,形成碳残礼物,发生质量损失和尺寸变化,同时在样品中留下孔隙。
因此,浸渍——热处理需要循环重复多次,直到得到的复合材料为止。
低压过程中制得的碳/碳复合材料的密度为,孔隙率为8%~10%.3)高压过程先用真空——压力浸渍方法对纤维预制体浸渍沥青,在常压碳化,这是织物被浸埋在沥青碳中,加工以后取出已硬化的制品,把它放入一个薄壁不锈钢容器中,周围填充好沥青,并将包套抽真空焊封起来;然后将包套放进热等静压机中慢慢加热,温度可达650~700摄氏度,同时施加7~100Mpa的压力。
经过高压浸渍碳化之后,将包套解剖,取出制品,进行粗加工,去除表层;最后在2500~2700摄氏度的温度和氩气保护下进行石墨化处理。
上述高压浸渍碳化循环需要重复进行4~5次,以达到的密度。
高压浸渍碳化工艺形成容易石墨化的沥青碳,这类碳热处理到2400~2600摄氏度时,能形成晶体结构高度完善的石墨片层。